基于暖体假人的消防员降温背心热传递及降温性能分析

作     者：操凯 李亚运 付明 郭贤 刘小勇 宋舆涵 CAO Kai;LI Yayun;FU Ming;GUO Xian;LIU Xiaoyong;SONG Yuhan

作者机构：安徽建筑大学机械与电气工程学院合肥230601 清华大学合肥公共安全研究院灾害环境人员安全安徽省重点实验室合肥230601 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026 

出 版 物：《清华大学学报（自然科学版）》 (Journal of Tsinghua University(Science and Technology))

年 卷 期：2023年第63卷第10期

页      面：1548-1557页

核心收录：

学科分类：1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 0907[农学-林学] 0837[工学-安全科学与工程] 100402[医学-劳动卫生与环境卫生学] 10[医学] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFC3006103) 安徽省重点研发计划标准化专项(202104h04020012) 

主　　题：高温热辐射 暖体假人 消防员降温背心 传热 降温性能 

摘      要：为降低消防员热应激水平,该文开展降温背心综合性能评价,研究降温背心传热规律以及高温辐射环境、不同劳动强度对降温背心性能的影响。通过环境舱和暖体假人系统评估3个型号的消防员降温背心的降温性能,分别在不同温度(35、40和45℃)、不同定向热辐射(1.5和2.5 kW/m^(2))和不同劳动强度(低、中等和高)下开展实验。实验结果表明:降温背心可以有效降低消防服内部微环境温度,在200 min后消防服内外层温差仍有6.6℃,辐射直射部位中降温背心对腹部冷却作用最明显;3个型号的降温背心均有不同程度的降温效果,其中降温背心1的降温性能最佳,散热降温功率为4.097 W,散热降温时间超过2 h,降温背心3的降温性能相对最差,散热降温功率为0.753 W,散热降温时间为90 min;随着劳动强度的增大,降温背心的冷却效果下降,其中假人腹部在劳动强度65、110和165 W/m^(2)时温度变化曲线线性拟合直线斜率分别为0.1068、0.2734和0.5086;降温背心的降温性能随环境温度升高而衰减,在环境温度45℃时,假人胸部、肩部、腹部和背部的温度上升梯度与35℃时相比分别增大50.0%、40.6%、60.0%和50.0%;定向热辐射对降温背心的降温性能影响明显,2.5 kW/m^(2)时假人胸部位置仅7 min温度就达到35.69℃。